Đang tải... (xem toàn văn)
MẠCH báo CHÁY PHÁT HIỆN KHÓI đo NHIỆT độ DÙNG PIC (có code và layout) MẠCH báo CHÁY PHÁT HIỆN KHÓI đo NHIỆT độ DÙNG PIC (có code và layout) MẠCH báo CHÁY PHÁT HIỆN KHÓI đo NHIỆT độ DÙNG PIC (có code và layout) MẠCH báo CHÁY PHÁT HIỆN KHÓI đo NHIỆT độ DÙNG PIC (có code và layout) MẠCH báo CHÁY PHÁT HIỆN KHÓI đo NHIỆT độ DÙNG PIC (có code và layout)
ĐỒ ÁN MẠCH BÁO CHÁY PHÁT HIỆN KHÓI, ĐO NHIỆT ĐỘ DÙNG PIC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ V DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VI CHƯƠNG TÌM HIỂU LINH KIỆN .7 1.1 PIC 16F877A 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Một vài thông số PIC16F877A 1.1.3 Sơ đồ chức chân PIC16F877A 1.1.4 Đặc điểm PIC 10 1.1.5 Sơ đồ khối VĐK PIC16F877A 12 1.2 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35 13 1.2.1 Giới thiệu 13 1.2.2 Đặc điểm 13 1.3 CẢM BIẾN KHÍ GAS, KHĨI MQ5 14 1.3.1 Giới thiệu 14 1.3.2 Thông số kỹ thuật 14 1.4 LCD 16X2 15 1.5 THẠCH ANH 15 1.6 TỤ HÓA 16 1.7 ĐIỆN TRỞ 16 1.8 IC 7805 17 1.9 TRANSISTOR C1815 17 1.10 NÚT NHẤN 18 1.11 LED ĐƠN 18 1.12 BUZZER 18 CHƯƠNG THIÊT KẾ MẠCH 19 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI 19 2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 19 CHƯƠNG THỰC THI PHẦN CỨNG .20 3.1 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT .20 3.2 THI CÔNG PHẦN CỨNG 21 3.2.1 Sơ đồ mạch mô 21 3.2.2 Mạch thực tế 22 3.3 KẾT QUẢ 23 CHƯƠNG KẾT LUẬN, ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .25 4.1 KẾT LUẬN .25 4.2 ỨNG DỤNG 25 4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 PHỤ LỤC 26 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Hình ảnh PIC 16F877A Hình 1-2: Sơ đồ chân PIC16F877A 10 Hình 1-3: Sơ đồ khối PIC16F877A 13 Hình 1-4: Cảm biến nhiệt LM35 .14 Hình 1-5: Cảm biến khí gas, khói MQ-5 16 Hình 1-6: Hình ảnh LCD 16x2 16 Hình 1-7: Tụ thạch anh 17 Hình 1-8: Tụ hóa .17 Hình 1-9: Điện trở .18 Hình 1-10: IC 7805 18 Hình 1-11: Transistor C1815 .19 Hình 1-12: Nút nhấn 19 Hình 1-13: Led đơn 20 Hình 1-14: Buzzer .20 Hình 2-1: Sơ đồ khối mạch 21 Hình 3-1: Lưu đồ giải thuật mạch .22 Hình 3-2: Mạch mơ 23 Hình 3-3: Layout mạch in 24 Hình 3-4: Mạch thục tế .24 Hình 3-5: Mạch in thực tế 25 Hình 3-6: Mạch cấp nguồn 25 Hình 3-7: Nhấn nút UP tăng nhiệt độ cài đặt .26 Hình 3-8: Nhấn nút DOWN giảm nhiệt độ cài đặt 26 Hình 3-9: Mạch báo động 27 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VCC Voltage Collector to Collect GND Ground I2C Inter-Intergrated Circuit I/O In/Out IDE Intergrated Development Environment SSP Synchronous Serial Port PWM Pulse Width Modulation SCK Serial Clock SPI Serial Peripheral Bus SS Slave Select TTL Transistor-transistor logic UART Universal Asynchronous Receiver – Transmitter ĐỒ ÁN Trang 6/29 CHƯƠNG TÌM HIỂU LINH KIỆN 1.1 PIC 16F877A 1.1.1 Giới thiệu PIC16F877A vi điều khiển phổ biến ngành công nghiệp điện tử vi mạch Vi điều khiển thuận tiện sử dụng, việc mã hóa lập trình cho vi điều khiển đơn giản, dễ dàng Một lợi ích ghi-xóa nhiều liệu sử dụng cơng nghệ nhớ FLASH Nó có tổng số 40 chân có 33 pins I/O(In/Out - Ngõ vào/Ngõ ra) PIC16F877A sử dụng nhiều dự án vi điều khiển PIC PIC16F877A có nhiều ứng dụng mạch điện tử kỹ thuật số PIC16F877A ứng dụng phần lớn thiết bị điện tử Nó sử dụng cảm biến từ xa, thiết bị an ninh an tồn, tự động hóa thiết bị nhà cơng nghiệp Nó đặc trưng EEPROM lưu trữ số thông tin vĩnh viễn mã máy phát tần số nhận số liệu liên quan khác Vi điều khiển có mức thấp xử lý dễ dàng 1.1.2 Một vài thông số PIC16F877A PIC16F877A có 256 byte nhớ liệu EEPROM (Electrically-ErasableProgrammable-Read-Only-Memory), lập trình tự, ICD, so sánh, kênh analog-to-digital 10-bit, chức capture / so sánh / PWM, cổng nối tiếp đồng cấu giao tiếp nối tiếp ngoại vi 3-wire (SPI) bus mạch Inter-Integrated Circuit (I2C) thu nhận đồng không đồng (USART) Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 7/29 Hình -1: Hình ảnh PIC 16F877A Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 8/29 1.1.3 Sơ đồ chức chân PIC16F877A Hình -2: Sơ đồ chân PIC16F877A PIN 2,3: RA0 / AN0, RA1 / AN1: PORTA Xuất/nhập số, kênh vào tương tự 0, PIN 4: RA2 / AN2 / Vref- / CVref: PORTA Xuất/nhập số, kênh vào tương tự Hoặc điện áp tham chiếu âm tương tự PIN 5: RA3 / AN3 / Vref +: PORTA Xuất/nhập số, kênh vào tương tự Hoặc hoạt động điện áp tham chiếu dương tương tự PIN 6: RA0 / T0CKI: PORTA Xuất nhập số/ ngõ vào xung clock bên cho Timer 0/ ngõ so sánh PIN 7: RA5 / SS / AN4 / COUT2: xuất nhập số/ kênh vào tương tự 4/ PORTA ngõ vào chọn lựa SPI phụ/ ngõ so sánh PIN 8, 9, 10: RE0 / RD / AN5, RE1 / WR / AN6, RE2 / CS / A7: PORTE xuất nhập số/ đọc, ghi, chọn port song song/ ngõ vào tương tự PIN 11 32, 12 31: VDD, VSS: chân nguồn PIC Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 9/29 PIN 13, 14: OSC1 / CLKIN, OSC2 / CLKOUT: Đây đầu vào/ra dao động thạch anh pin đầu vào/ra xung clock PIN 15, 16: RC0 / T1OCO / T1CKI, RC1 / T1OSI / CCP2: PORTC cổng đầu vào, số 1, / Đầu vào, dao động Timer1 / Ngõ vào xung clock Timer 1, ngõ vào Capture 2, ngõ so sánh 2, ngõ PWM2 PIN 17: RC2 / CCP: PORTC xuất nhập số / ngõ vào Capture ,ngõ so sánh 1, ngõ PWM1 PIN 18: RC3 / SCK / SCL: PORTC xuất nhập số/ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ chế độ SPI./ ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ, ngõ chế độ I2C PIN 23: RC4 / SDI / SDA: PORTC xuất nhập số/ liệu vào SPI/ xuất nhập liệu I2C PIN 24: RC5 / SDO: PORTC xuất nhập số/ liệu vào SPI PIN 25: RC6 / TX / CK: PORTC xuất nhập số/ truyền bất đồng USART/ xung đồng USART PIN 26: RC7 / RX / DT: PORTC xuất nhập số/ nhận bất đồng USART PIN 19,20,21,22,27,28,29,30: PORTD xuất nhập số Khi bus vi xử lý giao tiếp, hoạt động cổng song song slave PIN 33-40: PORT B: PORTB Trong RB0 sử dụng pin ngắt bên ngồi RB6 RB7 sử dụng mạch gỡ lỗi mạch 1.1.4 Đặc điểm PIC Đây vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bits Mỗi lệnh thực thi chu kì xung clock Tốc độ hoạt động tối đa cho phép 20 MHz với chu kì lệnh 200ns Bộ nhớ chương trình 8Kx14 Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 10/29 bit, nhớ liệu 368x8 byte RAM nhớ liệu EEPROM với dung lượng 256x8 byte Số PORT I/O với 33 pin I/O Có kênh chuyển đổi A/D Các đặc tính ngoại vi: - Timer0: đếm bit với chia tần số bit - Timer1: đếm 16 bit với chia tần số, thực chức đếm dựa vào xung clock ngoại vi vi điều khiển hoạt động chế độ sleep - Timer2: đếm bit với chia tần số, postcaler - Hai Capture/so sánh/PWM - Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI I2C - Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với bit địa - Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với chân điều khiển RD, WR Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 16/29 1.8 IC 7805 Hình -10: IC 7805 Là IC ổn định điện áp đầu ra, thường dùng mạch nguồn điều chỉnh giá trị điện áp cung cấp cho linh kiện mạch Điện áp đầu vào khoảng 7V - 35V Dòng khoảng 1A Điện áp đầu khoảng Vmax = 5.2V, Vmin = 4.8V 1.9 Transistor C1815 Hình -11: Transistor C1815 Transistor C1815 (NPN) loại linh kiện bán dẫn chủ động, có nhiều ứng dụng khuếch đại, cơng tắc đóng mở khóa điện tử, điều chỉnh điện áp… Trong mạch dùng khóa điện tử Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 17/29 1.10 Nút nhấn Hình -12: Nút nhấn Là linh kiện thụ động Trong mạch, dùng để điều khiển chức cài đặt VĐK 1.11 Led đơn Hình -13: Led đơn Thường dùng trang trí kiểm tra khả hoạt động mạch 1.12 Buzzer Hình -14: Buzzer Được dùng mạch để tạo tín hiệu âm báo động Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 18/29 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH 2.1 Sơ đồ khối Ngõ vào Bộ xử lí LM35 MQ-5 Ngõ VĐK Ngõ vào điều chỉnh PIC16F877A LCD 16x2 Chuông báo cháy Nút nhấn Hình THIẾT KẾ MẠCH-15: Sơ đồ khối mạch 2.2 Nguyên lý hoạt động Đầu tiên ta cấp nguồn cho mạch Khi có nguồn VĐK PIC bắt đầu nhận tín hiệu từ cảm biến đo nhiệt độ LM35 cảm biến khói MQ-5 hiển thị hình LCD Đối với cảm biến nhiệt LM35, sử dụng nút nhấn UP, DOWN để cài đặt nhiệt độ ngưỡng theo ý muốn Nếu nhiệt độ LM35 đo từ môi trường xung quang lớn nhiệt độ ngưỡng cài đặt PIC kích điện áp chân…ở mức cao từ kích transistor, dấn nguồn cung cấp cho khối đèn nháy sang còi báo kêu Đối với cảm biến khí gas, khói MQ-5, cảm biến đo nồng độ chất khí từ mơi trường xung quanh Nếu nồng độ chất khí dễ cháy khí CO tăng cao, giá trị điện áp đầu tăng theo vượt mức cho phép PIC đọc tín hiệu điện áp chân Aout cảm biến Sau PIC kích dẫn nguồn đến transistor cung cấp cho khối đèn còi báo Khi có tín hiệu cảnh báo VĐK PIC đồng thời truyền tín hiệu đến hình LCD để hiển thị dòng cảnh báo thiết lập Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 19/29 CHƯƠNG THỰC THI PHẦN CỨNG 3.1 Lưu đồ giải thuật Hình THỰC THI PHẦN CỨNG-16: Lưu đồ giải thuật mạch Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 20/29 3.2 Thi công phần cứng 3.2.1 Sơ đồ mạch mô Hình THỰC THI PHẦN CỨNG-17: Mạch mơ Sau nối dây ISIS xong ta chuyển qua RRES để tạo mạch in Ở xắp xếp linh kiện cách hợp lý ta đươc mạch sau: Hình THỰC THI PHẦN CỨNG-18: Layout mạch in Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 21/29 3.2.2 Mạch thực tế Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 22/29 Hình THỰC THI PHẦN CỨNG-19: Mạch thục tế Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 23/29 Hình 3-5: Mạch thực tế Hình Hình 3-5: Mạch thực tế-20: Mạch in thực tế Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 24/29 3.3 Kết Hình Hình Hình -21: Mạch cấp nguồn-21: Mạch cấp nguồn-21: Mạch cấp nguồn Hình Hình Hình -22: Nhấn nút UP tăng nhiệt độ cài đặt-22: Nhấn nút UP tăng nhiệt độ cài đặt-22: Nhấn nút UP tăng nhiệt độ cài đặt Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 25/29 Hình Hình Hình Hình -22: Nhấn nút UP tăng nhiệt độ cài đặt-22: Nhấn nút UP tăng nhiệt độ cài đặt-22: Nhấn nút UP tăng nhiệt độ cài đặt-23: Nhấn nút DOWN giảm nhiệt độ cài đặt Hình Hình Hình Hình -22: Nhấn nút UP tăng nhiệt độ cài đặt-22: Nhấn nút UP tăng nhiệt độ cài đặt-22: Nhấn nút UP tăng nhiệt độ cài đặt-24: Mạch báo động Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 26/29 CHƯƠNG KẾT LUẬN, ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận Ưu điểm: Mạch hoạt động theo yêu cầu Cảm biến đo hiển thị nhiệt độ qua LCD Độ sai số cảm biến thấp Mạch nhỏ gọn, dễ chế tạo sửa chữa Nhược điểm: Tầm hoạt động không rộng Phạm vi phát không cao 4.2 Ứng dụng Mạch sử dụng hộ gia đình để giám sát cảnh báo cho hay nhiều phòng Có thể thay thế, thêm nhiều loại cảm biến khác để thực nhiều yêu cầu khác 4.3 Hướng phát triển Có thể thay PIC16F877A thành Arduino để đơn giản hóa, tiết kiệm linh kiện, giám sát nhiều phòng dùng PIC Sử dụng thêm Modul truyền phát tín hiệu để dễ dàng giám sát cảnh báo xa Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 27/29 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang web: [1] https://www.youtube.com/watch?v=500XbGIHIig [2] http://mualinhkien.vn [3] http://www.alldatasheet.com [4] https://vi.wikipedia.org Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 28/29 PHỤ LỤC Đoạn code nạp cho PIC16F877A: Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 29/29 Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 30/29 Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ... in Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 21/29 3.2.2 Mạch thực tế Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 22/29 Hình THỰC THI PHẦN CỨNG-19: Mạch thục tế Mạch báo cháy. .. https://vi.wikipedia.org Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 28/29 PHỤ LỤC Đoạn code nạp cho PIC1 6F877A: Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 29/29 Mạch báo cháy cảm biến khói. .. (USART) Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 7/29 Hình -1 : Hình ảnh PIC 16F877A Mạch báo cháy cảm biến khói , đo nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 8/29 1.1.3 Sơ đồ chức chân PIC1 6F877A Hình -2 :